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申请/专利权人：武汉大学

摘要：本申请涉及水文测验领域，具体公开了一种河流视频水位‑流速‑流量三维曲面计算方法与装置，方法包括以下步骤：采集研究断面的水位、最大表面流速、流量数据集；基于流量计算原理、流速分布方程、断面几何特征，建立水位‑最大表面流速‑流量计算模型；综合考虑观测数据的测量误差和模型偏差的误差分布，得到实测流量关于实测最大表面流速和实测水位的表达形式；利用变分推断近似模拟参数的后验分布，优选出最优参数组合。本申请在河道水位流量关系模型的基础上引入表面流速反映复杂水流运动状态的变化，利用变分贝叶斯推断优选模型参数分布，模型数学机理和物理意义明确，流量计算形式简洁，误差来源清晰，能够适应不同断面情况。

主权项：1.一种河流视频水位-流速-流量三维曲面计算方法，其特征在于：包括以下步骤：采集水文测验数据：在待研究河道断面采集数据集S，S={}；其中，是水位测量值，是最大表面流速测量值，是流量测量值；构建水位-最大表面流速-流量计算模型：将河道断面的流量表示为断面平均流速与断面面积的乘积，建立断面平均流速与最大表面流速之间的关系，以及断面面积与水位之间的关系；将断面平均流速由最大表面流速表示，断面面积由水位表示，得到水位-最大表面流速-流量关系模型的一般表达形式： 其中，Q为流量，V为最大表面流速，H为水位，a、b、c均为模型参数；综合考虑观测数据的测量误差和模型偏差的误差分布，建立实测流量与实测最大表面流速及实测水位之间的关系，具体方法包括：水位、最大表面流速、流量的观测值是对真实值的估计，观测值与真实值之间满足以下关系： 其中，分别为水位、最大表面流速、流量的观测值，分别为水位、最大表面流速、流量的真实值，下标i为观测数据的编号；为最大表面流速观测值的误差分布，满足均值为0、标准差为uV的正态分布；为流量观测值的误差分布，满足均值为0、标准差为uQ的正态分布；N（）表示正态分布；将水位-最大表面流速-流量关系模型写作的形式，考虑模型偏差： 其中，θ为模型参数，εif为模型模拟的误差分布，满足均值为0、标准差为σf的正态分布；假定各误差分量间相互独立，得到实测流量关于实测最大表面流速和实测水位的表达形式： ；利用变分贝叶斯推断近似模拟参数的后验分布，优选出最优模型参数组合，得到参数优化后的水位-最大表面流速-流量计算模型；计算流量：利用参数优化后的水位-最大表面流速-流量计算模型，根据实测水位和实测最大表面流速计算流量。

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权利要求：

百度查询： 武汉大学 一种河流视频水位-流速-流量三维曲面计算方法与装置